LCMV波束形成削弱多波束测深声呐的隧道效应

分析了海底多波束测深声呐中存在的隧道效应的产生机理,指出旁瓣干扰是导致隧道效应的重要因素。在最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response)波束形成的原理基础上,提出使用线性约束最小方差(Linear Constrained MinimumVariance)波束形成技术来抑制隧道效应,该方法可以通过引入主瓣约束保证在抑制隧道效应的同时,主瓣不会因为干扰而发生畸变。通过计算机仿真实验,证明了LCMV波束形成算法抑制隧道效应的有效性。     

基于近场波束形成的声源成像研究

常规的波速形成,只能在远场环境下进行声源成像。在建立近场模型的基础上,引入了两种不同的加权向量,提高了近场波束形成的成像效果。分别介绍了与距离成反比加权向量和改进的最小方差无失真响应波束形成,并对两种方法进行了模拟仿真,结果表明了其有效性。     

基于CVXGEN的实时嵌入式波束形成实验

实时嵌入式自适应波束形成在现代无线通信系统中具有广泛应用,也是"阵列信号处理"课程教学的难点和重点内容.本文以最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器等为例,详细介绍了基于凸优化工具箱CVXGEN的实时嵌入式自适应波束形成器设计过程,并分析了其计算时间和波束形成性能.实践表明,将CVXGEN引入到实验教学中,可使实时嵌入式自适应波束形成器的设计过程更加直观和易于理解.     

多异构阵列归一化数据融合被动定位方法

在水下分布式定位系统中,多个阵列节点往往是异构的,即各节点在阵列构型、幅度归一化参数、工作频带、采样数据量等参数方面存在差异。现有数据融合被动定位方法通常忽略上述差异对定位性能的影响,存在定位精度低、分辨能力差的问题。针对这一问题,该文首先建立了基于多个异构阵列的接收信号模型,特别是将幅度归一化参数纳入接收信号模型中,并且考虑了各节点阵列参数的不同;其次,推导目标坐标的最大似然估计方法,并对该方法的融合方式进行了理论分析;最后,为了提高分布式定位系统对多目标的分辨能力,该文进一步将最小方差无失真响应空间谱纳入上述融合方式之中,提出基于多异构阵列的最小方差无失真响应定位方法。仿真结果与实测数据验证了所提的两种方法相对于已有方法在定位精度和分辨能力方面的优势。      

智能天线中新的波束形成方法

提出了智能天线中三种利用估计得到的信号导向向量直接形成波束的新方法.根据CDMA信号模型和多径信道模型,用码滤波法估计得到用户最强信号(主径)的导向向量,利用这些导向向量形成恢复期望信号,抑制干扰的制约条件.根据制约条件可直接得到最小二乘(LS)波束形成方法;按照制约条件使输出能量最小得到广义最小方差无失真响应(GMVDR)波束形成方法;在GMVDR方法的基础上引入虚拟信号来进一步抑制旁瓣得到扩展最小方差无失真响应(EMVDR)波束形成方法.模拟表明这三种方法都能很好的恢复期望信号、抑制干扰和噪声,但通过比较看出EMVDR方法形成的波束最好.     

单水听器时频分布相关水下声源定位方法

针对水下声源深度距离估计问题,利用时-频分布相关提出最小方差无畸变响应方法和子空间方法.通过对单声源定位、双声源定位等条件,对比两种方法的定位性能.仿真数据表明,两种方法均能实现对单声源的定位,且子空间方法对噪声有很好的抑制作用,可在信噪比为-15?dB时有效定位声源.针对双声源定位,声源级相同且无噪声时,最小方差无畸变响应方法无定位能力,子空间方法可在一定程度定位声源大致位置,但其中一个声源位置误差较大;针对不同声源级的双声源定位结果表明,最小方差无畸变响应方法只能在弱干扰条件下实现声源定位,而子空间方法能在较低信干比时准确定?位声源.     

基于LCMV的两种干扰抑制算法对比分析

为了对比分析线性约束最小方差(LCMV)准则下的功率倒置(PI)算法和最小方差无失真响应(MVDR)算法的综合抗干扰性能,建立天线阵列接收信号模型。理论分析了LCMV准则以及PI和MVDR算法原理和特点。从对扩频信号捕获和信号载波相位的影响2个方面对比分析了2种抗干扰算法的性能,并利用Matlab对分析结果进行验证及进一步分析,得出MVDR算法抗干扰性能优于PI算法,对卫星导航领域的抗干扰的工程实践有一定的指导和借鉴意义。     

最小方差无失真响应波束形成解卷积后处理算法

为提高最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)波束形成算法的方位分辨能力,本文将MVDR算法的输出功率谱重新建模为卷积的形式,并运用两种解卷积技术对MVDR的方位谱进行后处理.该算法将角度空间中心位置的单个声源的MVDR方位谱当作点扩散函数(Poi...     

基于宽带MVDR波束形成的弱信号检测研究

在复杂电磁环境中,常规波束形成的性能下降会使检测弱信号变得十分困难。若空间存在相干干扰时,常规阵列信号处理方法大都无法区分干扰与目标信号。针对宽频带、强干扰以及信号相干的问题,研究了可以抑制干扰的最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成方法,并讨论了宽带MVDR的几种实现方式,即非相干最小方差(IC-MV)、空间重采样最小方差(SRMV)和指向最小方差(STMV),通过仿真比较了上述算法的弱信号检测性能。     

一种稳健超增益波束形成方法

最小方差无失真响应(MVDR)的基本原理是让它感兴趣方位的信号无失真通过,而使得波束输出噪声方差最小。本文提出一种圆阵稳健超增益波束形成方法,在各向同性噪声场中,当阵元间距小于半个波长时,其性能远远优于传统的波束形成器;同时,采用白噪声增益约束(white noise gain constraint,WNC)算法来提高超增益波束形成受随机误差扰动影响的鲁棒性。仿真验证算法的有效性。     

“信号与系统”中复指数信号的教学方法

"信号与系统"课程的重要特点之一是各章节、各知识点之间环环相扣,充分认识并利用这一特点,是学生学好、教师讲好该课程的法宝之一。本文以常用信号这一知识点中的复指数信号为例,对其教学方法进行了探讨,提出了讲授和学习复指数信号的三层次法,归纳总结了该知识点在课程的各个章节中的体现,强调了深入理解复指数信号对于课程学习的重要性。     

Principles of minimum variance robust adaptive beamforming design

Robustness is typically understood as an ability of adaptive beamforming algorithm to achieve high performance in the situations with imperfect, incomplete, or erroneous knowledge about the source, propagation media, and antenna array. It is also desired to achieve high performance with as little as possible prior information. In the last decade, several fruitful principles to minimum variance distortionless response (MVDR) robust adaptive beamforming (RAB) design have been developed and successfully applied to solve a number of problems in a wide range of applications. Such principles of MVDR RAB design are summarized here in a single paper. Prof. Gershman has actively participated in the development and applications of a number of such MVDR RAB design principles.     

On Broadband Adaptive Beamforming in the Presence of Correlated Interferences

A novel approach of unitarily interpolated array MVDR （UIA-MVDR） is proposed, aiming at avoiding the signal cancellation caused by broadband signal-correlated interferences. UIA-MVDR belongs to the classic approaches of spectral averaging. However, it is distinguished from the conventional interpolated array MVDR （IA-MVDR） by two points： 1） It imposes a unitary constraint on the transform matrices. 2） It only optimizes the worst-case performance of array manifold approximation. As a result, the restriction on the order of Bessel function expansion is released, so that very accurate approximation can be achieved even in the case of small or middle arrays. Compared with many related approaches, UIA-MVDR destroys the correlation more completely and then achieves better performance. Its excellent performance in both correlated and uncorrelated broadband interferences suppression is confirmed via a n umber of numerical examples.     

电工学课程理论与实践相结合的教学模式探索

电工学课程是理工科非电专业的重要基础课程,课程的主要特点是逻辑性与实践性强、应用广泛于工程实际及日常生活。针对电工学课程教学现状,结合我校的建筑类特色及学生所学专业,不断创新教学内容及教学方法,引入建筑领域的工程实践教学案例,将课程理论教学与实践紧密结合,对课程内容进行应用和拓展,提高学生对电工学重要知识点的深入理解。     

A New Post-filter Algorithm Combined with Two-step Adaptive Beamformer

The optimal microphone array, in the sense of minimum mean square errors (MMSE), includes two processing blocks: the minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer and the single-channel Wiener filter, which acts as post-filter. In this paper, we propose a new post-filter algorithm based on assumptions that both the noise power attenuation factor (NPAF) and signal power attenuation factor (SPAF) are time invariant in the reverberant room. The algorithm recursively estimates both factors from available measurements and uses them in estimation of the post-filter parameters. Additionally, to overcome the problem of the poor performance of the MVDR beamformer in reverberant conditions, we propose the usage of the two-step (TS) MVDR algorithm. This algorithm improves the robustness of the beamformer and its ability to suppress the interferences using an estimate of the desired speaker transfer function. Although TS MVDR beamformer and proposed post-filter can work separately, or combined with other algorithms, the best performance is obtained when they work together. The performance of the proposed combination of new post-filter algorithm and TS MVDR beamformer is tested in a simulated reverberant room and compared with similar algorithms, which gave rather good results.     

机载雷达射频隐身的空域不确定性研究与设计

针对空域角度的机载雷达发射波束方向图和波束扫描,研究了飞机的射频隐身技术。首先,在有无源探测系统先验知识的情况下,根据方向图综合与波束形成的互易性,利用最小方差无失真响应波束形成技术在无源探测系统方向上形成零点,辐射极低的能量;当没有无源探测系统先验知识时,通过副瓣电平控制方法降低雷达发射波束的副瓣,使得无源探测系统截获到尽可能低的能量。然后,研究了机载雷达发射波束扫描捷变不确定性技术,提出了基于元胞自动机的发射波束伪随机捷变方法。最后,仿真结果表明文中的方法和理论能有效提高飞机的射频隐身性能。     

“运动控制系统”教学方法探索

“运动控制系统”是自动化专业的核心课程，其理论性和应用性较强，内容涉及知识点较多，学生学习起来难度较大。为了激发学生学习这门课程的兴趣，培养学生发现问题和解决问题的能力，加深学生对课程内容的理解，本文进行了相应的教学方法研究，将“系统”概念和“比较”思想融入课堂教学中，并使用线上辅助教学方式。两年的教学实践证明，采用本文给出的教学方法能够提高学生的学习热情，更好地掌握本课程的内容。     

一种降维的MIMO雷达MVDR波束形成算法

深入研究了多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）雷达的波束形成问题,针对MIMO雷达直接运用常规的最小方差无失真响应（MVDR）波束形成算法时所需的训练样本数大和运算复杂度高的不足,提出了一种降维的MVDR波束形成算法。该算法首先将1个 维（ 分别为发射和接收阵元数）的权矢量分解成两个低维（1个 维和1个 维）权矢量的Kronecker积,然后分别利用MVDR算法求得分解后的两个权矢量,最后再合成原始的最佳权矢量。该算法通过将一个高维权矢量的求解问题转换成两个低维权矢量的分别求解问题,在保证波束形成器性能的基础上有效地降低了运算复杂度,减少了所需的训练样本数,因此本文算法更具有实际应用价值。仿真结果验证了算法的有效性。